JPS63185077A - 青色発光ダイオ−ド - Google Patents
青色発光ダイオ−ドInfo
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- JPS63185077A JPS63185077A JP62016921A JP1692187A JPS63185077A JP S63185077 A JPS63185077 A JP S63185077A JP 62016921 A JP62016921 A JP 62016921A JP 1692187 A JP1692187 A JP 1692187A JP S63185077 A JPS63185077 A JP S63185077A
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Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は発光ダイオードの構造及び材料に関し、特にセ
レン化亜鉛半導体を用いた高効率の青色発光ダイオード
の添加不純物及び基板材料に関するものである。
レン化亜鉛半導体を用いた高効率の青色発光ダイオード
の添加不純物及び基板材料に関するものである。
従来の技術
従来得られている青色発光ダイオードには、窒ガリウム
を用いたものや〔例えばＮａｔｉｏｎａｌ ＴｅａＩＬ
Ｒｅｐ、 （ナシッナル テクニカル レポート）、２
８゜１ 、１）Ｉ）８３−９２ （昭５７））、炭化ケ
イ素を用いたもの〔応用電子物性分科会研究報告、３９
２゜ｐｐ７−１２（昭６７）〕が知られている。
を用いたものや〔例えばＮａｔｉｏｎａｌ ＴｅａＩＬ
Ｒｅｐ、 （ナシッナル テクニカル レポート）、２
８゜１ 、１）Ｉ）８３−９２ （昭５７））、炭化ケ
イ素を用いたもの〔応用電子物性分科会研究報告、３９
２゜ｐｐ７−１２（昭６７）〕が知られている。
発明が解決しようとする問題点
しかし窒化ガリウムの場合はｐ型の半導体が得られない
ため、ｎ型結晶の表面に金属膜を設けたシ冒ットキー接
合型ダイオードとなっており、発光効率を高めることが
難かしい。また炭化硅素の場合、ｐｎ接合ダイオードは
得られるが、間接遷移型半導体であるため、発光効率を
高めることが本質的に難かしい。このような理由により
、上記の従来例で得られる発光効率は０．０１％程度と
極めて低く、実用性に乏しかった。
ため、ｎ型結晶の表面に金属膜を設けたシ冒ットキー接
合型ダイオードとなっており、発光効率を高めることが
難かしい。また炭化硅素の場合、ｐｎ接合ダイオードは
得られるが、間接遷移型半導体であるため、発光効率を
高めることが本質的に難かしい。このような理由により
、上記の従来例で得られる発光効率は０．０１％程度と
極めて低く、実用性に乏しかった。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決する本発明の技術的手段は、材料とし
てセレン化亜鉛（以下ＺｎＳ・と記す）を用いることで
ある。そして塩素を添加したｎｆｉＺｎＳｅと窒素を添
加したｐ型Ｚｎ８・を連続的にエピタキシャル成長させ
ることＫよりｐｎ接合発光ダイオードを形成させたもの
である。
てセレン化亜鉛（以下ＺｎＳ・と記す）を用いることで
ある。そして塩素を添加したｎｆｉＺｎＳｅと窒素を添
加したｐ型Ｚｎ８・を連続的にエピタキシャル成長させ
ることＫよりｐｎ接合発光ダイオードを形成させたもの
である。
作用
この技術的手段による作用は次のようになる。
塩素添加ｎ型ＺｎＳ・及び窒素添加ｐ型Ｚｎ５ｅは共に
低抵抗であり、しかもＺｎ５ｅは直接遷移型半導体であ
るため、得られたｐｎ接合青色発光ダイオードは発光効
率が実用的に高いものである。
低抵抗であり、しかもＺｎ５ｅは直接遷移型半導体であ
るため、得られたｐｎ接合青色発光ダイオードは発光効
率が実用的に高いものである。
実施例
以下、本発明を実施例によシ詳細に説明する。
第１図は、本発明による発光ダイオードの構造を模式的
に示す断面図である。
に示す断面図である。
このエピタキシャル成長の方法としては、分子線エピタ
キシー法が好適である。基板にはＺｎ８ｅとほぼ同一の
格子定数を有する砒化ガリウム（ＧａＡｓ）単結晶基板
１を用いた。”ＧａＡｓ単結晶基板１は基板から電極が
取れるように低抵抗ｎ型のものを使用した。結晶性の良
いＺｎ５ｅ単結晶を得るためにＧＩＬＡ！Ｉ単結晶基板
１の温度は３００°Ｃから３５０ ”Ｃの間に設定し、
超高真空中で結晶母体材料である金属亜鉛と金属セレン
の原子及び分子線と同時にドナー源として塩化亜鉛（Ｚ
ｎＣ１ｚ）の分子線をＧＩＬＡ！！単結晶基板１に照射
することにより塩素添加ｎ型Ｚｎ５・層２を形成した。
キシー法が好適である。基板にはＺｎ８ｅとほぼ同一の
格子定数を有する砒化ガリウム（ＧａＡｓ）単結晶基板
１を用いた。”ＧａＡｓ単結晶基板１は基板から電極が
取れるように低抵抗ｎ型のものを使用した。結晶性の良
いＺｎ５ｅ単結晶を得るためにＧＩＬＡ！Ｉ単結晶基板
１の温度は３００°Ｃから３５０ ”Ｃの間に設定し、
超高真空中で結晶母体材料である金属亜鉛と金属セレン
の原子及び分子線と同時にドナー源として塩化亜鉛（Ｚ
ｎＣ１ｚ）の分子線をＧＩＬＡ！！単結晶基板１に照射
することにより塩素添加ｎ型Ｚｎ５・層２を形成した。
次にｐ型Ｚｎ８０層３を形成するためにＺｎＯ１２の分
子線を止め、窒素分子イオン（Ｎ２” ）をアクセプタ
源として金属亜鉛及び金属セレンの原子及び分子線と同
時Ｋｎ型Ｚｎ５ｅ層２上に照射することによシ窒素添加
ｐ型Ｚｎ５ｅ層３をエピタキシャル成長した。
子線を止め、窒素分子イオン（Ｎ２” ）をアクセプタ
源として金属亜鉛及び金属セレンの原子及び分子線と同
時Ｋｎ型Ｚｎ５ｅ層２上に照射することによシ窒素添加
ｐ型Ｚｎ５ｅ層３をエピタキシャル成長した。
さらにｐ型Ｚｎ５・層３とオーム性接触の電極を取るた
めに金電極層４を蒸着し、アニールした。このようにし
て得られたｐｎ接合實色発光ダイオードは実用的に発光
効率の高いものであった。またＭ（ＩＶＤ法などの気相
成長法でも不純物原料ガスを切シ換えることによシ、同
一の成長を行うことができる。
めに金電極層４を蒸着し、アニールした。このようにし
て得られたｐｎ接合實色発光ダイオードは実用的に発光
効率の高いものであった。またＭ（ＩＶＤ法などの気相
成長法でも不純物原料ガスを切シ換えることによシ、同
一の成長を行うことができる。
第２図は、室温において塩素添加ｎ型Ｚｎ８・層２の電
子密度と青色及び長波長（ｅｓｏｏｎＩＩ７５λらＴｏ
。
子密度と青色及び長波長（ｅｓｏｏｎＩＩ７５λらＴｏ
。
ｎｍの間にある幅の広い発光）の発光強度の関係を測定
したものである。こや図かられかるように、電子密度が
３×１０１６ｃｍ− ３ 以上から９×１０１６ｃｍ
− ３以下の狭い範囲で十分に強い青色発光が得られ、
青色発光素子として有効であることを発見した。
したものである。こや図かられかるように、電子密度が
３×１０１６ｃｍ− ３ 以上から９×１０１６ｃｍ
− ３以下の狭い範囲で十分に強い青色発光が得られ、
青色発光素子として有効であることを発見した。
ＧＩＬム８基板上にエピタキシャル成長したＺｎ８ｅ単
結晶の膜厚と前記Ｚｎ５ｅ膜の結晶性をＸ線回折（４０
０）で調べた結果、第３図にあるように結晶性を示すロ
ッキングカーブの半値全幅はＧＩＬＡＳ単結晶基板上に
エピタキシャル成長させたＺｎ５ｅ単結晶の膜厚が１μ
論程度の所で緩和していることがわかった。ゆえにＧａ
ムＳ単結晶基板１上にエピタキシャル成長させた最初の
電導型である塩素添加ｎｍｚｎｓｅ層２の膜厚を１μ曹
以上と−することによって、ｐｎ接合界面付近の結晶欠
陥を低減することができ、高効率の青色発光ダイオード
が可能となった。この結晶欠陥は、基板材料とエピタキ
シャル膜材料との格子定数及び熱膨張係数の相違が原因
であると考えられる。そのためＺｎ５ｅ単結晶の格子定
数と±０．３チ以内のほぼ同一の格子定数を有−する硫
化テルル化亜鉛及びＺｎＳ・単結晶を基板材料に用いて
も高効率の青色発光ダイオ−５ドが可能であることがわ
かった。
結晶の膜厚と前記Ｚｎ５ｅ膜の結晶性をＸ線回折（４０
０）で調べた結果、第３図にあるように結晶性を示すロ
ッキングカーブの半値全幅はＧＩＬＡＳ単結晶基板上に
エピタキシャル成長させたＺｎ５ｅ単結晶の膜厚が１μ
論程度の所で緩和していることがわかった。ゆえにＧａ
ムＳ単結晶基板１上にエピタキシャル成長させた最初の
電導型である塩素添加ｎｍｚｎｓｅ層２の膜厚を１μ曹
以上と−することによって、ｐｎ接合界面付近の結晶欠
陥を低減することができ、高効率の青色発光ダイオード
が可能となった。この結晶欠陥は、基板材料とエピタキ
シャル膜材料との格子定数及び熱膨張係数の相違が原因
であると考えられる。そのためＺｎ５ｅ単結晶の格子定
数と±０．３チ以内のほぼ同一の格子定数を有−する硫
化テルル化亜鉛及びＺｎＳ・単結晶を基板材料に用いて
も高効率の青色発光ダイオ−５ドが可能であることがわ
かった。
またＧａＡｓ単結晶基板１と塩素添加ｎ型Ｚｎ８ｅ層２
０間に室温における電子密度がｌ×１０１６ｃｍ− ３
以上を有するｎ＋型Ｚｎ５ｅ接触層を設けることは直列
抵抗を低減し、発光のしきい電圧を下げることに効果が
あった。
０間に室温における電子密度がｌ×１０１６ｃｍ− ３
以上を有するｎ＋型Ｚｎ５ｅ接触層を設けることは直列
抵抗を低減し、発光のしきい電圧を下げることに効果が
あった。
発明の効果
以上述べてきたように、本発明によれば適当な基板上に
塩素添加ｎ型Ｚｎ５ｅ層と窒素添加ｐ型Ｚｎ５ｅ層を順
次エピタキシャル成長することにより高効率の青色発光
ダイオードを実現することができ、実用的にきわめて有
用である。
塩素添加ｎ型Ｚｎ５ｅ層と窒素添加ｐ型Ｚｎ５ｅ層を順
次エピタキシャル成長することにより高効率の青色発光
ダイオードを実現することができ、実用的にきわめて有
用である。
第１図は本発明の一実施例の青色発光ダイオードを示す
断面図、第２図は室温における塩素添加ｎ型Ｚｎ５ｅ層
の電子密度と青色及び長波長の関係を示すグラフ、第３
図はＺｎ５ｅ単結晶のＸ線回折（４００）ロッキングカ
ーブの半値全幅とＺｎ５ｅエピタキシヤル膜の厚さ依存
性を示したグラフである。 １・・・・・・低抵抗ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板、２・・
・・・・塩素添加ｎ型Ｚｎ５ｅ層、３・・・・・・窒素
添加ｐ型Ｚｎ５ｅ層、４・・・・・・金電極層、５・・
・・・・リード線。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名５−
ワード線 第１１１１ 第２図 電子急度 （Ｇ帆−リ。
断面図、第２図は室温における塩素添加ｎ型Ｚｎ５ｅ層
の電子密度と青色及び長波長の関係を示すグラフ、第３
図はＺｎ５ｅ単結晶のＸ線回折（４００）ロッキングカ
ーブの半値全幅とＺｎ５ｅエピタキシヤル膜の厚さ依存
性を示したグラフである。 １・・・・・・低抵抗ｎ型ＧａＡｓ単結晶基板、２・・
・・・・塩素添加ｎ型Ｚｎ５ｅ層、３・・・・・・窒素
添加ｐ型Ｚｎ５ｅ層、４・・・・・・金電極層、５・・
・・・・リード線。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名５−
ワード線 第１１１１ 第２図 電子急度 （Ｇ帆−リ。
Claims (8)
- （１）塩素添加ｎ型セレン化亜鉛層及び窒素添加ｐ型セ
レン化亜鉛層によりｐｎ接合を形成したことを特徴とす
る青色発光ダイオード。 - （２）基板として砒化ガリウム単結晶を用いた特許請求
の範囲第１項記載の青色発光ダイオード。 - （３）基板としてセレン化亜鉛単結晶を用いた特許請求
の範囲第１項記載の青色発光ダイオード。 - （４）基板として硫化テルル化亜鉛単結晶を用いた特許
請求の範囲第１項記載の青色発光ダイオード。 - （５）硫化テルル化亜鉛としてセレン化亜鉛の格子定数
との違いが室温において±０．３％以下のものを用いた
特許請求の範囲第１項記載の青色発光ダイオード。 - （６）基板上にエピタキシャル成長させた最初の電導型
のセレン化亜鉛の膜厚を１μｍ以上とした特許請求の範
囲第１項記載の青色発光ダイオード。 - （７）塩素添加ｎ型セレン化亜鉛層の室温における電子
密度を３×１０＾１＾６ｃｍ＾−＾３以上から９×１０
＾１＾８ｃｍ＾−＾３以下とした特許請求の範囲第１項
記載の青色発光ダイオード。 - （８）基板とｎ型セレン化亜鉛層の間に室温における電
子密度が１×１０＾１＾８ｃｍ＾−＾３以上を有するｎ
＾＋型セレン化亜鉛接触層を設けた特許請求の範囲第１
項記載の青色発光ダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62016921A JPS63185077A (ja) | 1987-01-27 | 1987-01-27 | 青色発光ダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62016921A JPS63185077A (ja) | 1987-01-27 | 1987-01-27 | 青色発光ダイオ−ド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63185077A true JPS63185077A (ja) | 1988-07-30 |
Family
ID=11929588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62016921A Pending JPS63185077A (ja) | 1987-01-27 | 1987-01-27 | 青色発光ダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63185077A (ja) |
Cited By (3)
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-
1987
- 1987-01-27 JP JP62016921A patent/JPS63185077A/ja active Pending
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